这类带螺旋挂钩的柔性连接构件,常出现在需要小范围缓冲位移、同时提供可靠张紧拉力的设备工位上,比如输送线侧边的安全绳限位、小型工装的弹性挂装、机床防护门的辅助牵拉定位,甚至部分小型起重辅助工位的防坠牵拉场景都能见到它的身影。从结构上看,端部的螺旋挂钩不是普通的弯制挂钩,多圈螺旋段本身就承担了一级缓冲的作用,当牵拉载荷出现瞬时波动时,螺旋段可以产生微小的弹性形变,抵消一部分冲击载荷,避免刚性连接直接把冲击传递到安装基座或者被牵拉部件上,这一点在频繁启停的工位上尤其重要,很多刚性挂接件容易在反复冲击下出现焊缝开裂或者螺栓松动的问题,带螺旋缓冲段的结构就能大幅降低这类故障的概率。
中间的杆段做了分段设计,靠近安装座的位置设置了一段柔性包覆段,这部分不是为了美观,一方面是避免金属杆和周边的线缆、软管直接摩擦造成外皮破损,另一方面在构件发生小角度摆动的时候,包覆段可以和周边的限位结构形成软接触,不会产生金属碰撞的异响,也不会因为长期硬接触磨损杆体本身。端部的安装座是带两个安装孔的板式结构,这种双孔设计是为了避免单孔安装出现的构件绕安装螺栓自转的问题,两个孔的孔距设计要匹配常用的型材安装孔位,安装的时候不需要额外打孔,直接用螺栓固定在型材端面或者设备的安装立板上就行,安装座的厚度要保证在额定拉力下不会出现翘曲变形,孔边做了倒角处理,避免安装的时候螺栓头刮伤安装面,也能减少应力集中的问题。
设计这类构件的时候,首先要核算螺旋段的弹性系数,不能太硬也不能太软,太硬的话缓冲效果差,起不到抵消冲击的作用,太软的话牵拉的时候形变量太大,会导致被牵拉的部件定位不准,比如用在防护门牵拉的场景,形变量过大会导致防护门关到位之后还有明显的晃量,起不到定位的作用。其次要考虑杆体和螺旋挂钩的连接强度,这里不能采用焊接结构,因为焊接位置在反复受拉的情况下容易出现疲劳断裂,最好是用整根棒料弯制螺旋段之后再和中间杆段做一体式加工,或者采用压装加销钉固定的结构,保证连接位置的强度不低于杆体本身的强度。
安装边界上要注意,安装座的贴合面必须是平整的立面,如果安装面有倾斜,会导致杆体长期承受侧向的弯曲应力,时间长了容易在杆体和安装座的连接位置出现断裂。构件的摆动空间要预留足够,螺旋段的外径比杆体大不少,安装的时候要确认周边没有其他部件干涉螺旋段的形变空间,尤其是当构件受拉产生轴向伸长的时候,螺旋段的直径会有微小的缩小,但是如果侧向有部件贴得太近,会限制螺旋段的正常形变,导致缓冲失效。另外挂钩的开口尺寸要匹配被挂接部件的挂轴直径,不能太大也不能太小,太大的话挂接之后容易松脱,太小的话挂装的时候不方便,甚至挂不进去,挂钩的末端做了圆弧收头,避免挂装的时候刮伤操作人员或者被挂接部件的表面。
在实际使用中,这类构件不需要额外的润滑维护,因为所有的形变都是金属自身的弹性形变,没有相对滑动的摩擦副,只要定期检查螺旋段有没有出现裂纹、安装螺栓有没有松动就可以,相比带弹簧的缓冲挂接件,它的结构更简单,零件数量更少,故障点也更少,在一些空间狭小、不方便安装复杂缓冲组件的工位上,这种一体式的柔性挂接构件的实用性非常强。很多设计人员在做这类构件的时候容易忽略螺旋段的旋向问题,其实旋向要和构件受拉之后的转动趋势匹配,避免受拉的时候螺旋段出现松脱的趋势,虽然是一体式弯制的不会松脱,但是匹配旋向可以让螺旋段的受力更均匀,延长使用寿命。
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